AI芯片行业研究报告:人工智能芯片行业深度报告(1).pdf
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1、 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 行 业 研 究 东 兴 证 券 股 份 有 限 公 司 证 券 研 究 报 告 谁会成为下一个谁会成为下一个ARMARM,FPGAFPGA大有可为大有可为 人工智能芯片行业深度报告 2017 年 07 月 27 日 看好/维持 计算机计算机 深深度度报告报告 投资摘要: 时代的机遇时代的机遇:传统 X86 架构芯片无法满足需求,人工智能时代呼唤新一代的计 算芯片平台。谁能成为下一代硬件芯片平台,就有望随着海量计算需求的大爆 发,上演 ARM 在智能手机时代爆发的辉煌。 人工智能人工智能未来应用未来应用主
2、战场是在推理环节主战场是在推理环节。人工智能尚处于早期, 未来人工智能 应用主战场推理环节远没有爆发。目前,英伟达的 GPU 只是在训练场景中占据 着绝对领导地位,GPU 并不一定是最后的赢家。未来 GPU、FPGA 和 ASIC 都有 机会胜出。 FPGAFPGA 优点是动态可重配、优点是动态可重配、性能功耗比高,非常适合在云端数据中心部署性能功耗比高,非常适合在云端数据中心部署。近 两年,全球七大超级云计算数据中心包括 IBM、Facebook、微软、AWS 以及 BAT 都采用了 FPGA 服务器。 从行业发展趋势来看,我们认为从行业发展趋势来看,我们认为 FPGAFPGA 潜力被低估了
3、,未来大有可为潜力被低估了,未来大有可为: 算法正向有利于算法正向有利于 FPGAFPGA 发展的方向迭代发展的方向迭代。模型压缩是从训练环节走向推理环 节的必要过程。深鉴科技在将 LSTM 模型的尺寸压缩 20 倍后,采用了搭建采用了搭建 在在 FPGAFPGA 上的硬件框架上的硬件框架 E ESESE,获得了高一个数量级的能量效率提升。,获得了高一个数量级的能量效率提升。能量效 率分别为 CPU 的 40 倍和 GPU 的 11.5 倍。 FPGAFPGA 受益于芯片受益于芯片 NRENRE 费用费用指数级指数级上升带来的规模效应。上升带来的规模效应。随着制程工艺不断 提高,芯片 NRE
4、费用指数级上升,越来越多的 ASIC 芯片将由于达不到规模 经济而被迫放弃,从而转向直接基于 FPGA 开发设计。 FPGAFPGA 行业行业门槛极高,门槛极高,典型的双寡头典型的双寡头竞争格局竞争格局,目前,FPGA 市场空间约 50 亿美 元,其中赛灵思 Xilinx 占 49%市场份额,阿尔特拉 Altera(被英特尔收购) 占 39%。国内参与者很少,目前国内能够生产 FPGA 的上市公司仅有紫光国芯 (002049)一家,具有较强的稀缺性。 FPGAFPGA 巨头巨头积极打造积极打造生态合作体系生态合作体系,帮助合作伙伴更方便地使用,帮助合作伙伴更方便地使用。赛灵思推出 reVisi
5、on 堆栈,克服 FPGA 采用硬件描述语言,使用难度大的弱点。 推荐标的:推荐标的:紫光国芯(002049.SZ) 、赛灵思(XLNX.O) 风险提示:1、人工智能应用不及预期的风险;2、技术路线竞争激烈的风险 行业重点公司盈利预测与评级 简称简称 EPS(EPS(元元) ) PEPE PBPB 评级评级 16A16A 17E17E 18E18E 16A16A 17E17E 18E18E 思创医惠 0.33 0.40 0.56 31 26 18 4.37 强烈推荐 大华股份 0.84 1.10 1.42 29 22 17 8.57 强烈推荐 广联达 0.39 0.52 0.71 45 33
6、24 7.26 强烈推荐 紫光国芯 0.55 0.71 0.86 45 35 29 4.76 推荐 赛灵思 强烈推荐 分析师:分析师:喻言喻言 010-66554012 yuyan_yjs 执业证书编号: S1480516070001 联系人:联系人:叶盛叶盛 010-66554022 yesheng 联系人:联系人: 夏清莹夏清莹 0755-83256464 xiaqy 叶盛的实习生常炜、祝榕繁也有贡献 细分行业细分行业 评级评级 动态动态 行业基本资料行业基本资料 占比占比% % 股票家数 30 2.3% 重点公司家数 - - 行业市值 3211.94 亿元 0.87% 流通市值 2475
7、.64 亿元 0.94% 行业平均市盈率 9.84 / 市场平均市盈率 12.63 / 行业指数走势图行业指数走势图 资料来源:东兴证券研究所 相关研究报告相关研究报告 1、 计算机行业周报(7.17-7.23) :新一代 AI 发展规划 出台,行业加速更加确定2017-07-25 2、 互联网金融周报(20170717-20170723) :关注人 工智能+金融科技及第三方支付产业链相关标的 2017-07-24 3、 计算机行业 2017 年下半年度策略报告:双杀风险 隐现,聚焦真成长白马2017-07-21 4、 计算机行业事件点评: 新一代人工智能发展规划 出台,定下人工智能强国路线图
8、2017-07-21 P2 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 人工智能芯片行业:谁会成为下一个 ARM,FPGA 大有可为 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 目目 录录 1. 时代的机遇:谁会成为人工智能时代的时代的机遇:谁会成为人工智能时代的 ARM . 4 1.1 人工智能时代:AI+将无处不在 . 4 1.2 智能手机时代 ARM公司的“戴维斯双击”. 5 1.3 人工智能时代:底层计算平台存在着大机会 . 6 2. 人工智能芯片决胜的主战场在推理环节人工智能芯片决胜的主战场在推理环节 . 7 3. 几种芯片架构的技术特点:各有千秋
9、几种芯片架构的技术特点:各有千秋 . 9 3.1 CPU 仍然是最好的通用处理器之一 . 9 3.2 GPU 具有最强大的并行计算能力.10 3.3 FPGA:万能芯片 . 11 3.4 ASIC:高性能功耗比的专用芯片 .12 4. FPGA 未来大有可为未来大有可为 .12 4.1 FPGA已在全球七大数据中心实际部署 .12 4.2 行业发展趋势:FPGA大有可为.13 4.2.1 算法正在快速迭代中 .13 4.2.2 芯片 NRE 费用在指数级上升.15 5. 投资建议投资建议.16 5.1 FPGA行业呈现双寡头格局 .16 5.2 投资标的 .16 5.2.1 赛灵思(XLNX.
10、O) .16 5.2.2 紫光国芯(002049.SZ).17 6. 风险提示风险提示.17 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 人工智能芯片行业:谁会成为下一个 ARM,FPGA 大有可为 P3 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 表格目录表格目录 表表 1:FPGA 和和 GPU的性能功耗比的性能功耗比 .13 表表 2:全球全球 7大超级数据中心都采用了大超级数据中心都采用了 FPGA.13 插图目录插图目录 图图 1:人工智能市场规模人工智能市场规模 . 5 图图 2:人工智能细分市场规模人工智能细分市场规模 . 5 图图 3:ARM
11、 公司营收和净利润增长图公司营收和净利润增长图 . 6 图图 4: ARM 2007-2013年股价表现图年股价表现图 . 6 图图 5:传统传统 X86架构无法满足海量数据计算的需求架构无法满足海量数据计算的需求 . 7 图图 6:人工智能芯片的应用场景人工智能芯片的应用场景 . 7 图图 7:无人驾驶汽车示意图无人驾驶汽车示意图 . 8 图图 8:智能家居示意图智能家居示意图 . 8 图图 9:处理器芯片对比处理器芯片对比 . 9 图图 10:CPU 内部结构内部结构.10 图图 11:GPU 内部结构内部结构. 11 图图 12:FPGA 内部结构内部结构 . 11 图图 13:ASIC
12、 与与 FPGA对比对比 .12 图图 14:模型压缩是从训模型压缩是从训练环节走向推理环节的必要过程练环节走向推理环节的必要过程.14 图图 15:芯片设计成本随着制程提升呈指数级上升芯片设计成本随着制程提升呈指数级上升 .15 P4 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 人工智能芯片行业:谁会成为下一个 ARM,FPGA 大有可为 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 1. 时代的机遇:谁会成为时代的机遇:谁会成为人工智能时代的人工智能时代的 ARM 1.1 人工智能时代:人工智能时代:AI+将无处不在将无处不在 随着大数据的发展,计算能力的
13、提升,人工智能近两年迎来了新一轮的爆发。2016 年谷歌 AlphaGo 赢得了围棋大战后,人工智能在产业界和资本圈引起了高度关注,成 为新的风口。 人工智能的三个核心要素是数据、算法和计算能力。人工智能的三个核心要素是数据、算法和计算能力。人工智能之前经历过数次兴衰, 一直未能取得突破的障碍主要是数据和计算能力的限制。相比前几次的热潮,目前人 工智能在数据、算法和计算能力方面都有坚实的基础。因此,我们相信人工智能并不 仅是一个风口,而是即将迎来真正属于自己的时代。 人工智能并不是一个单独的存在,而必须要和其他产业结合起来才能创造提升效率, 创造价值。未来将不存在所谓的人工智能,而是人工智能和
14、其他产业的融合,也就是 AI+。展望未来,AI+将无处不在。 按照当前人工智能实现的基本功能来分类,主要有四部分:图像认知能力、语音语义 理解能力、数据分析能力、整合多种能力的机器人。下面我们将分别按这几种基本功 能来介绍人工智能的应用: 图像认知能力的应用。最常见的应用包括视频安防人脸识别、客流统计、智能交通 管理等面向企业的应用,还有视频直播中的鉴黄系统等方面。而在面向个人应用方 面,包括拍照软件中的图片分类检索功能和相册管理等。 语音语义理解能力的应用。语音是人机最自然的交互方式,现在已经被验证的应用 包括客服机器人,呼叫中心,私人助理 Siri,亚马逊的 Echo 音响等。未来,随着
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